JB T 5833-2013 电力变流器用水冷却设备.pdf

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1、0 ICS 29.200 K 46 备案号： 40603 2013 中华人民共和国机械行业标准JB/T 58332013代替 JB/T 5833 1991电力变流器用水冷却设备 Water cooling equipment for power converters 2013-04-25 发布 2013-09-01 实施中华人民共和国工业和信息化部发布 中 华 人 民 共 和 国 机械行业标准 电力变流器用水冷却设备 JB/T 58332013 * 机械工业出版社出版发行 北京市百万庄大街 22 号 邮政编码：100037 * 210mm297mm 1 印张32 千字 2013 年 11 月第

2、 1 版第 1 次印刷 定价：18.00 元 * 书号：1511110947 网址：http ：/ 编辑部电话：（010）88379778 直销中心电话：（010）88379693 封面无防伪标均为盗版 版权专有 侵权必究JB/T 58332013 I 目 次 前言 .II 1 范围 . 1 2 规范性引 用文件 . 1 3 术语和定 义 . 1 4 产品型号 及分类 . 2 5 技术要求 . 3 6 试验方法 . 6 7 检验规则 . 10 8 标志、包 装、运输和贮存 . 11 图 1 单流程 叉流式热交换器的修正因子曲线 . 9 表 1 热转移 媒质的水质级别适用的变流器工作电压 . 4

3、 表 2 试验项 目一览表 . 11 JB/T 58332013 II 前 言 本标准按照GB/T 1.1 2009给出的规则起草。 本标准代替JB/T 5833 1991电力变流器用纯水冷却装置 ，与 JB/T 5833 1991相比主要技术变化如下： 修改了规范性引用文件（见第2 章，1991年版的第2 章）； 修改了术语和定义，并单独作为第3 章（见第3 章，1991年版的附录A ）； 修改了产品型号编制办法，扩大了冷却容量的范围（见第4 章，1991 年版的第 3章）； 修改了在正常工作条件下，采用水- 水冷却方式时，对冷却媒质补充水的水质要求（见5.1 g ），1991年版的 4.1

4、.7）； 修改了对绝缘强度、热转移媒质性能、监测和保护功能、噪声、耐压和渗漏的要求（见5.5 、5.7、 5.10、 5.12和 5.13，1991 年版的 4.5、4.7、 4.10、4.12 和4.13）； 修改了试验方法（见第6 章，1991 年版的第 5章）； 修改了检验规则和试验项目（见7.2和 7.3， 1991年版的 6.1、6. 2和6.3 ）； 修改了对包装的要求（见8.2.1 ，1991年版的7.2.1 ）； 删除了产品质量保证的规定（1991 年版的7.5 ）； 删除了1991 年版附录 A。 本标准由中国机械工业联合会提出。 本标准由全国电力电子学标准化技术委员会（SA

5、C/TC60 ）归口。 本标准负责起草单位：西安西电电力系统有限公司。 本标准参加起草单位：南方电网技术研究中心、中国电力科学研究院、广州高澜节能技术股份有限公司、杭州祥博电气有限公司、西安电力电子技术研究所、许继集团有限公司、西安高压电器研究院、荣信电力电子股份有限公司、国网电力科学研究院。 本标准主要起草人：李侠、刘宁、许树楷、温家良、卢志敏、夏波涛、蔚红旗、田方、张建、张万荣、杨晓辉、焦秀英、王瑚、左强、王小红。 本标准于 1991 年 4 月首次发布，本次为第 1 次修订。 JB/T 58332013 1 电力变流器用水冷却设备 1 范围 本标准规定了电力变流器用水冷却设备的术语和定义

6、、产品型号及分类、技术要求、试验方法、检验规则以及标志、包装、运输和贮存要求。 本标准适用于热转移媒质为去离子水的电力变流器冷却设备（以下简称冷却设备），也适用于对热转移媒质为去离子水的其他电气设备的冷却设备。用于直流输电工程的水冷却设备也可参照使用。 2 规范性引用文件 下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。 GB/T 3859.1 半导体变流器 基本要求的规定 GB/T 4025 人机界面标志标识的基本和安全规则 指示器和操作器件的编码规则 GB 5749 生活饮用水卫生标

7、准 GB 7251.1 2005 低压成套开关设备和控制设备 第 1 部分：型式试验和部分型式试验 成套设备 GB/T 13384 机电产品包装通用技术条件 GB 14048.1 低压开关设备和控制设备 第 1 部分：总则 GB/T 220752008 高压直流换流站可听噪声 3 术语和定义 下列术语和定义适用于本文件。 3.1 去离子水 de-ionized water 去除了呈离子态杂质后的水。 3.2 热转移媒质 heat transfer agent 在设备中将热量从热源转移到热交换器的液体（例如水）或气体（例如空气）。热交换器中的热将被冷却媒质带走。 3.3 冷却媒质 cooling

8、 medium 将热量从设备或热交换器中带走的液体（例如水）或气体（例如空气）。 3.4 传热系数 coefficient of heat transfer K 在稳定传热条件下，热交换器中的围护结构两侧流体温度差为 1 K， 1 h 内通过 1 m2面积传递的热量。 JB/T 58332013 2 3.5 对数平均温度差 logarithmic mean temperature difference Tm热交换器一端的温度差（热转移媒质流出热交换器的温度减去冷却媒质流入热交换器时的温度）减去其另一端的温度差（热转移媒质流入热交换器时的温度减去冷却媒质流出热交换器时的温度），与这两个温度差之比

9、的自然对数的比值，见式（1 ）。 h2 c2 h1 c1mh2 c2 h1 c1()()ln ( ) /( )TT TTTTTTT =（ 1） 式中： Tm对数平均温度差，单位为开（ K）； Th1热转移媒质流入热交换器时的温度，单位为开（ K）； Th2热转移媒质流出热交换器时的温度，单位为开（ K）； Tc1冷却媒质流出热交换器时的温度，单位为开（ K）； Tc2冷却媒质流入热交换器时的温度，单位为开（ K）。 3.6 冷却容量 cooling capacity Q 在热转移媒质、冷却媒质对数平均温度差给定的条件下，热转移媒质通过热交换器能冷却的热量。换算为电功率表示。 4 产品型号及分类

10、 4.1 产品型号 冷却设备的型号采用下列编制方法： L W FVN：强迫冷却说明字符 ：蒸发冷却：自然冷却流量，单位为吨每小时（ t/h） 冷却容量，单位为千瓦（ kW） WA：水冷却媒质：空气热转移媒质（去离子水） 冷却设备 示例： LWW160-10F 表示：水-水冷却设备，冷却容量为 160 kW，流量为 10 t/h，冷却方式为强迫冷却。 4.2 产品分类 按冷却媒质的不同，冷却设备分为水- 水换热型（包括水- 水、水- 汽）和水- 风（空气）换热型。 4.3 冷却容量 冷却设备的冷却容量单位为千瓦（kW ） 可在下列数值中选取，或由供需双方协商： 20、 32、 50、 60、 8

11、0、 100、 125、 160、 200、 250、 315、 400、 500、 630、 800、 1 000、 1 250、 1 600、JB/T 58332013 3 2 000、 2 500、 3 150、 4 000、 5 000、 6 300 。 5 技术要求 5.1 正常工作条件 冷却设备的正常工作条件如下： a）正常使用环境温度为 540，日平均温度不超过 35。 b）空气相对湿度不超过 90%（ 205 时） 。 c）海拔不超过 1 000 m。 d）冷却设备控制柜的输入电压波动不超过额定电压的 10%，频率变化范围不超过额定频率的 2%。 e）运行地点无导电或爆炸性尘埃

12、，无腐蚀金属或破坏绝缘的气体或蒸气。 f）冷却装置工作时应无剧烈振动和冲击，安装倾斜度不超过 5。 g）当采用水- 水冷却方式时，冷却媒质的补充水至少应满足 GB 5749 中对下列参数的要求： 1）溶解性总固体； 2） pH 值； 3）硬度（以 CaCO3计） ； 4）氯化物； 5）硫酸盐。 5.2 非正常工作条件 凡不满足 5.1 的工作条件均视为非正常工作条件。 如果冷却设备在非正常工作条件下运行，用户应在订货时提出并与制造商商定。 5.3 外观 冷却设备的外观应满足如下要求： a）各部分安装端正、整齐，无明显偏差及松动； b）容器和管道不得有明显凹陷，焊缝无夹渣、疤痕； c）表面喷涂均

13、匀，不得有脱落、流挂、划痕、裂纹等缺陷； d）人机界面标志符合 GB/T 4025 的规定； e）电气配线、标志和编号等符合 GB 14048.1 的规定。 5.4 元器件 冷却设备内的元器件应符合相关标准的规定。 5.5 绝缘强度 绝缘强度符合 GB/T 3859.1 的规定。 5.6 接地 控制柜的可触及金属部分与接地点之间的电阻应不大于 0.1 。接地点应有明显的接地标志。 5.7 热转移媒质性能 5.7.1 水质 热转移媒质的水质以电导率表征。当热转移媒质温度为 25时，其电导率应符合表 1 的规定。 JB/T 58332013 4 表 1 热转移媒质的水质级别适用的变流器工作电压 序

14、号 水质级别 电导率 S/cm 工作电压 U V 1 50 U630 2 10 630U 1 250 3 2 1 250U 10 000 4 0.5 U10 000 5.7.2 流量 热转移媒质流量应根据变流器设计提出的最大流量和最小流量选取。 5.7.3 热转移媒质和冷却媒质的温度 热转移媒质流出和流进热交换器时的温度应根据冷却设备现场运行环境温度和需冷却的变流器内主要部件的温度要求确定。正常工作条件下的温度范围应为 10 50。 变流器运行时，热转移媒质流进热交换器的温度应不低于露点。 5.8 冷却能力 对数平均温度差取以下值时，冷却设备的冷却容量应满足变流器的设计要求： a）水- 水热交

15、换器：5 K ； b）水- 风（空气）热交换器：8 K 。 5.9 传热系数 在额定流量下，热交换器部件的传热系数应符合下列规定： a）水- 水热交换器不低于 3 500 W/（ m2 K）； b）水- 风（空气）热交换器不低于 65 W/（ m2 K）。 5.10 监测和保护功能 5.10.1 工作保证系统 冷却设备应具有热转移媒质工作保证系统。如果选择主、备互相切换的两套泵，当工作泵出现故障时，备用泵起动电路和相关阀门应自动切换，且其切换时间不大于 0.5 s。 5.10.2 监测功能 冷却设备宜具备但不限于对下列对象的监测功能： a）电源； b）控制系统； c）循环泵； d）冷却单元的机

16、电设备； e）传感器； f）热转移媒质进、出变流器的温度； g）热转移媒质流量； JB/T 58332013 5 h）热转移媒质压力； i）热转移媒质主管道中的媒质电导率； j）膨胀水箱或高位水箱的液位； k）膨胀水箱压力（如有） ； l）冷却媒质进口处的温度； m）冷却媒质进口处的压力； n）冷却设备渗漏。 5.10.3 故障报警 冷却设备应在下列情况下发出故障报警信号： a）交流电源故障； b）直流电源故障； c）控制系统单元故障； d）循环泵故障； e）冷却单元机电设备故障； f）传感器故障； g）热转移媒质进、出变流器处的温度高； h）热转移媒质进、出变流器处的温度低； i）热转移媒质

17、流量异常； j）热转移媒质压力高； k）热转移媒质压力低； l）热转移媒质主管道中的媒质电导率高； m）热转移媒质去离子管道中的媒质电导率高； n）膨胀水箱或高位水箱的液位低； o）膨胀水箱或高位水箱的液位高； p）膨胀水箱压力高（如有） ； q）膨胀水箱压力低（如有） ； r）冷却媒质进口处的温度异常； s）冷却媒质进口处的压力异常； t）冷却设备渗漏。 5.10.4 热转移媒质加热 当热转移媒质温度接近环境露点时，可考虑对其加热。 5.10.5 负载管道加压 变流器停运期间，冷却设备应以不低于 0.01 MPa 的压力差自动向负载的热转移媒质管道加压。 5.11 自动集气和排气 冷却设备宜

18、具有自动集气和排气功能，以随时排放冷却设备管道中原有的和运行中产生的气体。冷却设备管道应保持完全通路，不应有集气死区。 5.12 噪声 冷却设备的噪声应符合 GB/T 22075 2008 的要求。 JB/T 58332013 6 5.13 耐压和渗漏 冷却设备管道（不包括泵）承受 1.2 倍1.5 倍额定水压，保持 30 min，应无破裂、渗漏水等现象。 正常工作时，冷却设备热转移媒质管道的渗漏量不大于 10 mL/h。 6 试验方法 6.1 一般检验 对接触器、继电器、泵、风机等进行外观检查，应符合 5.3 的要求。 6.2 绝缘试验 按 GB/T 3859.1 的规定进行。 6.3 接地

19、电阻测量 6.3.1 试验目的 通过测量柜体主接地点与可能触及的金属部分的接地电阻，验证接地的连续性。 6.3.2 试验方法 试验时，将仪表端子分别与接地端子和柜体或应予接地的导电金属件连接。测量前，应断开控制柜电源，并清理测量点。安全措施参照 GB 7251.1 2005 中的 8.2.4 的规定。 6.3.3 合格判定 如果测量结果符合 5.6 的要求，则认为合格。 6.4 热转移媒质水质达标测量 6.4.1 试验目的 通过测量热转移媒质水质的达标时间，考核冷却设备的水处理能力。 6.4.2 测量程序 测量程序如下： a）要求水质为或级时，向管道内注入水质为 60 S/cm 100 S/c

20、m 的工业用水；要求水质为或级时，注入水质为 5 S/cm 以下的去离子水。 b）起动泵，调节流量达到规定值。 c）起动离子交换器，同时开始计时，观察热转移媒质水质变化情况。 6.4.3 合格判定 如果热转移媒质水质在 3 h 内达到表 1 中的规定值，则认为合格。 6.5 监测和保护功能试验 6.5.1 试验目的 检查当冷却设备出现异常时，控制系统保护功能动作。 JB/T 58332013 7 6.5.2 试验程序 试验程序如下： a）分别设定热转移媒质温度上限值和下限值。当实际温度超过限值时，冷却设备应发出相应的热转移媒质温度过高或过低的故障信号。 b）采用可调电阻器代替电导电极。调节其电

21、阻值，使热转移媒质电导率高于其规定值的 1/2，冷却设备应发出热转移媒质水质过低的故障信号。 c）调节热转移媒质管道内的压力分别高于和低于规定值，冷却设备应发出相应的故障信号。 d）调节热转移媒质流量至规定值的 1/2 时，冷却设备应发出热转移媒质流量过低的故障信号。 e）使工作泵控制电路模拟过载，备用泵应能在规定时间内起动，相关阀门也应能自动切换。然后，断开备用泵电源，使工作泵和备用泵均无法起动，测量热转移媒质管道内的压力，应符合 5.10.5的规定。 f）设定一个模拟露点。当热转移媒质温度低于该设定值时，热转移媒质加热电路应起动进行加热；当热转移媒质温度高于该设定值时，试按加热按钮，热转移

22、媒质加热电路不应起动。 6.5.3 合格判定 如果试验结果符合 5.10 的规定，则认为合格。 6.6 管道耐压试验 6.6.1 静态耐压试验 试验按 5.13 进行。 6.6.2 额定压力试验 连接泵，将管道热转移媒质水压调至正常运行时的压力，运行 1 h 2 h，应无渗漏等现象。 6.7 水力性能试验 6.7.1 试验目的 测量冷却设备正常工作时的热转移媒质出水压力、流量及两者间的关系。 6.7.2 试验程序 将水压计和流量计接入热转移媒质出口处，起动泵。调热转移媒质压力损失为 0.15 MPa，测量其流量。 6.7.3 合格判定 如果测量结果符合变流器的相关设计规定，则认为合格。 6.8

23、 换热性能试验 6.8.1 试验目的 通过测量和计算对数平均温度差和传热系数，考核冷却设备的换热性能。 6.8.2 水 -水换热型冷却设备的换热性能试验 6.8.2.1 测量程序 测量程序如下： JB/T 58332013 8 a）将流量计分别接入冷却设备的热转移媒质和冷却媒质管道，温度计分别装在热交换器的热转移媒质和冷却媒质的进、出口处。 b）起动泵，调整热转移媒质流量至规定值。 c）起动电加热器。待热转移媒质温度上升至高于冷却媒质温度 10时，使冷却媒质开始流动，并调节其流量达到规定值。 d）观察各处温度计的温度，待其相对稳定后，记录各处的温度值。连续观察 10 min，选取其中 3 个

24、5 个时间点记录各处的温度值。将不同时间点的温度值分别代入式（1 ）计算对数平均温 度差 Tm，并计算所有对数平均温度差的算术平均值mT 。 e）根据热转移媒质进、出口处的温度，按式（2 ）计算冷却容量： Q=CqmT（2 ） 式中： Q冷却容量，单位为瓦（W ）； C热转移媒质的比热容，单位为焦耳每千克开J/ （ kg K）； qm热转移媒质的质量流量，单位为千克每秒（kg/s ）； T热转移媒质进、出口处的温度差，单位为开（K ）。 f）按式（3 ）计算热交换器的传热系数： mQKFA T=（3 ） 式中： K传热系数，单位为瓦每平方米开W/ （ m2 K）； Q冷却容量，单位为瓦（W ）

25、； A热交换器的换热面积，单位为平方米（ m2）； mT 在列项 d）中得到的 Tm的算术平均值，单位为开（K ）； F修正因子，此处 F=1。 6.8.2.2 合格判定 如果由式（1 ）计算的对数平均温度差 Tm符合 5.8 的要求，且由式（3 ）计算的传热系数 K 符合 5.9的要求，则认为合格。 6.8.3 水 -风 （ 空气 ） 换热型冷却设备的换热性能试验 6.8.3.1 测量程序 测量程序如下： a）将流量计接入冷却设备的热转移媒质管道，温度计分别装在热转移媒质进、出口和风道进、出口处。 b）起动泵，调整热转移媒质流量至规定值。 c）起动电加热器。待热转移媒质温度上升至高于周围空气

26、温度时，起动风机。 d）观察各处温度计的温度，待其相对稳定后，记录各处的温度值。连续观察 10 min，选取其中 3 个5 个时间点记录各处的温度值。将不同时间点的温度值分别代入式（1 ）计算对数平均温度差 Tm，并计算所有对数平均温度差的算术平均值mT 。 e）按式（2 ）计算冷却容量。 f）按式（3 ）计算热交换器的传热系数。式中，修正因子 F 的值按图 1 选取。 JB/T 58332013 9 图中：R =(Th1Th2)/(Tc1Tc2)； P=(Tc1Tc2)/(Th1Tc2) 图 1 单流程叉流式热交换器的修正因子曲线 6.8.3.2 合格判定 如果由式（1 ）计算的对数平均温度

27、差 Tm符合 5.8 的要求，且由式（3 ）计算的传热系数 K 符合 5.9的要求，则认为合格。 6.9 噪声测量 噪声按 GB/T 22075 2008 的要求测量。 6.10 连续运行试验 本试验的目的是在各单项试验合格后，进行整机连续运行试验，保证冷却设备的可靠性。 试验时，起动整机运行，使热转移媒质流量、压力、水质等达到并维持在额定值，观察电动机、泵、风机和热交换器等主要部件，在试验期间应无异常现象发生，热转移媒质渗漏量维持在正常范围内。 连续运行试验的时间：型式试验时为 48 h，出厂试验为 6 h。 6.11 系统联合调试试验 6.11.1 试验目的 验证变流器带负载运行时，冷却设

28、备的冷却能力和温度调节能力，以及变流器要求的其他相关技术指标。 6.11.2 试验程序 试验程序如下： a）冷却能力和温度调节能力试验 变流器带负载运行时，验证冷却设备的冷却能力和温度调节能力是否达到设计要求。 b）通信和接口试验 根据变流器控制和保护系统确定的通信接口要求，验证冷却设备的通信和远程控制功能： JB/T 58332013 10 1）冷却设备控制系统能否将其运行状态、报警信号、在线运行参数准确上传至变流器控制和保护系统； 2）冷却设备控制系统与变流器控制和保护系统之间的控制动作是否正确，变流器控制和保护系统能否正确响应冷却设备控制系统的跳闸指令，冷却设备控制系统能否正确响应变流器

29、控制和保护系统的运行和停运指令。 6.11.3 合格判定 如果试验达到冷却设备设计要求，则认为合格。 7 检验规则 7.1 总则 试验分为型式试验、出厂试验和现场试验。 型式试验、出厂试验通常在制造厂内进行。试验前，冷却设备内各单元应检验合格。 出厂试验合格，并附有产品合格证明方能出厂。 7.2 检验规则 7.2.1 型式试验 型式试验是全面考核产品性能和质量，验证产品是否符合技术要求的一种试验。具有下列情况之一时，应进行型式试验： 新产品或老产品转厂的试验定型鉴定； 正式生产后，如结构、材料、工艺有较大改变，可能影响产品性能时； 正常生产时，定期或积累一定产量后，应周期性进行一次试验（周期一

30、般不超过五年） ； 产品长期停产后，恢复生产时； 出厂试验结果与上次型式试验有较大差异时； 用户提出特殊要求，经制造商同意时。 批量生产时，型式试验的产品数量不少于两台。试验时，如果每台产品只有一项不合格，允许返工复试一次。如果复试仍不合格，则判该批产品为不合格品，在消除不合格并重新通过型式试验后方可继续生产。 7.2.2 出厂试验 完成组装的产品应逐台进行出厂试验。 出厂试验合格的，应出具出厂试验合格证明。 出厂试验时，有一项不符合规定要求，允许返工复试。复试合格后，方可出具出厂试验合格证明。 7.2.3 现场试验 产品在现场安装后，应按表 2 要求的项目进行现场试验。 7.3 试验项目 型

31、式试验、出厂试验和现场试验的项目见表 2。 JB/T 58332013 11 表 2 试验项目一览表 试 验 分 类 序号 试 验 项 目 型式试验 出厂试验 现场试验 章条号 1 一般检验 6.1 2 绝缘试验 6.2 3 接地电阻测量 6.3 4 热转移媒质水质达标测量 6.4 5 监测和保护功能试验 6.5 6 管道耐压试验 6.6 7 水力性能试验 6.7 8 换热性能试验 6.8 9 噪声测量 6.9 10 连续运行试验 6.10 11 系统联合调试试验 6.11 注：“”表示试验项目，“”表示不试验项目。 8 标志、包装、运输和贮存 8.1 标志 8.1.1 产品标志 产品铭牌内容

32、应包括： a）制造厂商名称； b）产品名称、型号、出厂编号及制造日期； c）产品主要参数：冷却容量，热转移媒质和冷却媒质流量，整机电功率等。 8.1.2 包装标志 包装箱外部应注明： a）产品名称、型号及出厂编号； b）产品净重及含包装箱的毛重； c）到站（港）及收货单位； d）发站（港）及发货单位； e）装箱日期； f）位置标志“”和写在箭头上部的“向上”字样； g）装卸方式和标志。 8.2 包装和随机文件 8.2.1 包装要求 包装应符合 GB/T 13384 的规定。 8.2.2 随机文件 随机文件应包括但不限于： JB/T 58332013 12 a）产品合格证明； b）使用和维护所需

33、的产品说明书、电气原理图、装配图、接线图； c）备用件一览表及主要外购部件说明书； d）装箱清单。 8.3 运输 运输过程中，不应有剧烈振动、撞击和倒放。运输环境温度范围应为 25 55。 8.4 贮存 短期（一般不超过 3 个月）贮存，且温度保持在 0以上时，可保留产品内的去离子水。 长期贮存应泄放去离子水。将离子交换器中的离子交换树脂取出，单独存放在 555的环境中，并保证其不脱水。 产品不应长时间暴晒及雨淋，应贮存在空气流通、周围介质温度在 2555、空气最大相对湿度不超过 95%（ 20 5时）、无腐蚀性气体的环境中。 版权专有 侵权必究* 书号：15111 10947定价： 18.00 元JB/T58332013